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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2514897A1
Family ID 8032520
Probable Assignee Enertec
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title TRANSMISSOMETRE A FAISCEAU FIN
EN Title PHOTO ELECTRIC VISIBILITY METER, E.G. FOR AIRPORT - HAS
NARROW LIGHT BEAM WHOSE ORIENTATION IS CONTROLLED SO THAT IT FALLS ON
DETECTOR AND HAS WIDTH EQUAL TO THAT OF DETECTOR WINDOW
Abstract
_________________________________________________________________
L'EMETTEUR DE LUMIERE10 D'UN TRANSMISSOMETRE EMET UN FAISCEAU DE
LUMIERE AYANT UNE OUVERTURE TELLE QUE LA SURFACE ILLUMINEE A LA
DISTANCE DU RECEPTEUR DE LUMIERE PRESENTE DES DIMENSIONS SEMBLABLES A
CELLES DU DETECTEUR DE LUMIERE CONSTITUE PAR UNE PHOTODIODE.
L'ORIENTATION DU FAISCEAU DE LUMIERE EST COMMANDEE PAR DEPLACEMENT
D'UN TUBE18 DANS L'EMETTEUR DE LUMIERE EN REPONSE A DES SIGNAUX
PROVENANT DE PHOTODIODES SUPPLEMENTAIRES DU RECEPTEUR SENSIBLES A UNE
DERIVE DE L'ORIENTATION DU FAISCEAU LUMINEUX.
A light source is mounted on a pillar and includes an optical fibre,
which is contained in a tubular support within the housing, and
rearwardly projects outside the housing. The light source also
includes a mirror which is displaceable by a motor such as to orient
the beam either towards an opening, aimed at a spaced photodetector,
or towards a reference photodiode to establish a reference for
comparison with the light detected at the photodetector. The
photodetector also includes a mirror assembly, rotatable by a stepper
motor to be either in a measuring position, in which case it diverts
the received beam towards a central photodiode surrounded by four
servo-controlling photodiodes, or a reference position. Each of the
five photodiodes produces an output to an amplifier, which supplies a
signal representative of the received light signal intensity. The
meter may be used to determine visibility at an airport.
Description
_________________________________________________________________
TRANSMISSOMETRE A FAISCEAU FIN
La presente invention concerne des transmissometres, c'est a dire des
appareils pour mesurer l'absorption de la lumiere parcourant un trajet
dans un fluide.
Un transmissometre est fondamentalement constitue d'un recepteur de
lumiere dispose dans le fluide a une distance connue B d'un emetteur
de lumiere et est agence pour obtenir le pouvoir transmissif T du
fluide, c'est a dire le rapport de l'intensite effective d'un faisceau
lumineux recu de l'emetteur de lumiere a l'intensite lumineuse qui
serait detectee en l'absence d'absorption de la lumiere par le fluide.
L'une des utilisations courantes des transmissometres est de mesurer
la visibilite dans l'atmosphere (et en particulier la visibilite
meteorologique V) a l'aide de la formule bien connue
V = -3B/log T, par exemple, pour controler la visibilite au voisinage
d'un aeroport de facon a pouvoir suspendre les operations de vol si
celle-ci diminue au point que ces operations ne puissent etre
poursuivies en toute securite.
Les transmissometres destines a ce type d'utilisation comprennent
generalement un emetteur de lumiere auquel est associee une source de
lumiere, et un recepteur de lumiere constitue d'un detecteur de
lumiere, l'emetteur et le recepteur etant chacun montes sur un pilier
d'une hauteur d'environ 5 metres. Pour des raisons de securite, ces
piliers doivent etre "fragiles", c'est a dire pouvoir etre casses
facilement, de facon a minimiser les endommagements qu'ils pourraient
causer a un aeronef qui entrerait en collision avec eux.
Cependant, cette exigence limite egalement la rigidite des piliers qui
ont ainsi tendance a flechir legerement sous l'effet du vent et du
chauffage differentiel par le soleil. Cela signifie egalement que la
direction du faisceau lumineux produit par l'emetteur de lumiere et
que la direction du champ de vision du recepteur de lumiere sont
toutes deux susceptibles de fluctuer. Afin de s'assurer que le
detecteur de lumiere reste a l'interieur du faisceau emis malgre ces
fluctuations, on prend generalement soin de faire diverger le faisceau
lumineux de facon a ce qu'il couvre un angle de plusieurs degres.
Bien que ce procede permette de s'assurer que le capteur de lumiere
recoive constamment une certaine partie du - faisceau lumineux, la
partie effectivement captee varie de facon plus ou moins continue. En
outre, la repartition de l'energie lumineuse a l'interieur du faisceau
n'est generalement pas homogene, si bien que l'intensite lumineuse du
faisceau, telle qu'elle est indiquee par le capteur de lumiere, est
non seulement affectee par l'absorption atmospherique, mais egalement
par la direction du faisceau et donc, de facon indirecte, par la
direction et l'intensite du vent et par la position et la brillance du
soleil.
Bien qu'il soit possible de corriger les mesures de visibilite pour
tenir compte des variations de l'intensite globale de la source
lumineuse (et de la sensibilite du detecteur), il n'est pas possible
de tenir compte des variations resultant de l'heterogeneite du
faisceau lumineux.
De plus, les procedes classiques de compensation des variations de
l'intensite globale de la source lumineuse ne tiennent pas compte de
l'accumulation de souillure sur les surfaces optiques que doit
traverser le faisceau lumineux, ou ne permettent pas de detecter la
presence de souillure sur la partie de -chacune des surfaces optiques
que traverse effectivement le faisceau.
Selon l'un des aspects de l'invention, il est prevu un transmissometre
pour mesurer l'absorption de la lumiere le long d'un trajet dans
l'atmosphere, constitue par un recepteur de lumiere comprenant un
detecteur de lumiere, par un emetteur de lumiere eloigne dudit
recepteur et agence pour emettre un faisceau lumineux vers ledit
recepteur le long dudit trajet, et par des moyens agences pour obtenir
une mesure de ladite absorption a partir de l'intensite lumineuse
detectee par ledit detecteur, caracterise en ce que ledit faisceau
lumineux presente une ouverture limitee de telle maniere que la
surface illuminee par ledit faisceau a la distance dudit recepteur est
du meme ordre de grandeur que la surface dudit detecteur; et
l'orientation dudit faisceau est commandee de facon que celui ci reste
constamment dirige vers ledit detecteur.
A l'aide d'un dispositif de ce type, l'effet d'une eventuelle
heterogeneite du faisceau lumineux est notablement reduit, etant donne
que la plus grande partie du rayonnement contenu dans le faisceau est
toujours recue par le detecteur, et ce resultat est obtenu par la
stabilisation du faisceau en depit des eventuels mouvements relatifs
de l'emetteur et du recepteur de lumiere. En outre, il est possible de
faire en sorte que la compensation des variations de l'intensite de la
source lumineuse et de la sensibilite du capteur de lumiere soit
effectuee en faisant passer de la lumiere a travers la meme partie de
chaque surface optique que celle qui est traversee par le faisceau
lumineux lui-meme.
On decrira a present a titre d'exemple un transmissometre de
l'invention a utiliser comme appareil de mesure de la visibilite, en
se referant aux dessins annexes dans lesquels les figures 1 et 2 sont
respectivement des sections droites verticales schematiques d'un
emetteur de lumiere et d'un recepteur de lumiere faisant partie du
transmissometre la f,igure 3 est un schema soUs forme de blocs de
l'appareil de mesure et de commande faisant partie du transmissometre
la figure 4 represente une partie de l'emetteur de lumiere vue dans la
direction de la fleche IV de la figure 1; et la figure 5 represente
une variante du dispositif des figures 1 et 4.
Le transmissometre decrit ci-apres est destine a etre utilise pour
mesurer la visibilite avec un haut degre de presision et de fiabilite,
par exemple, sur un terrain d'aviation sans exiger des verifications
ni des nettoyages frequents. Le transmissometre est fondamentalement
constitue d'un emetteur de lumiere et d'un recepteur de lumiere
respectivement montes sur des piliers fragiles espaces d'environ 30 a
75 metres, et d'une unite de mesure et de commande situee en un lieu
approprie a proximite de ceux-ci, par exemple au pied du pilier
portant l'emetteur de lumiere. L'emetteur et le recepteur de lumiere
sont representes sur les figures 1 et 2.
Sur la figure 1, l'emetteur de lumiere indique globalement en 10
comprend un boitier 12 qui est monte sur le pilier 14. La lumiere est
fournie a l'emetteur de lumiere 10 au moyen d'une fibre optique 16,
par une source de lumiere et un systeme optique (decrits ci-dessous)
se trouvant dans l'unite de mesure et de commande. L'extremite de la
fibre optique 16 penetre a l'arriere du boitier 12 et est fixee a
l'interieur d'un tube 18 qui se prolonge vers la partie anterieure du
boitier 12 et est soutenue partiquement a moitie de sa longueur par
deux couteaux 20 et 22 orthogonaux.
L'extremite arriere du tube 18 est rabattue vers le bas par un ressort
24 fixe au boitier 12 pour maintenir le tube 18 en contact avec les
couteaux 20 et 22. Comme le represente mieux la figure 4, ces couteaux
20 et 22 sont respectivement fixes a des vis sans fin 26 et 28 leur
permettant de se deplacer transversalement l'un par rapport a l'autre
et par rapport au tube 18 le long de glissieres (omises sur la figure
1 pour plus de clarte et representees par les fleches 30 sur la figure
4). Quant aux vis 26 et 28, elles sont agencees de facon a pouvoir
etre mises en rotation par les moteurs pas a pas respectifs 32 et 34
en reponse a des signaux de commande recus sur les conducteurs
respectifs 36 et 38.
L'extremite anterieure du tube 18 est fixee au centre d'une membranne
metallique 40 partant de l'extremite d'une paroi 42 qui fait saillie a
l'interieur du boitier 12 et forme une chambre 44 a l'interieur de
celui-ci. La lumiere qui traverse le tube 18 sort du boitier 12 par
une ouverture 46 a l'extremite de la chambre 44, a l'extremite opposee
du tube 18. Une fenetre pour l'ouverture 46 est prevue sous forme
d'une feuille de verre 48 traversant la chambre 44 et passant dans des
fentes 50 pratiquees dans la paroi 42. La feuille de verre 48 est
montee sur une cremaillere 52 concue pour pouvoir etre deplacee par un
moteur pas a pas 54 en reponse a des signaux de commande recus sur un
conducteur 56.
Comme on le decrira ci-apres, le fonctionnement du transmissometre
fait intervenir une comparaison de l'intensite de la lumiere qui a
traverse l'atmosphere separant l'emetteur de lumiere 10 et le
recepteur de lumiere, avec l'intensite d'une lumiere qui n'a pas
parcouru ce trajet. A cet effet, l'emetteur de lumiere 10 comporte un
miroir 58 dispose en face de l'ouverture 46. Ce miroir 58 est prevu
pour pouvoir etre deplace par un moteur pas a pas 60, en reponse a des
signaux de commande recus sur un conducteur 62, entre une position de
mesure representee en traits pleins sur la figure 1, dans laquelle le
faisceau lumineux provenant de l'ouverture 46 se prolonge vers
l'avant, et une position d'etalonnage representee en traits
pointilles.
Dans cette position d'etalonnage, le miroir 58 est abaisse par
pivotement autour d'un de ses bords, de facon a former un angle de 450
par rapport au faisceau lumineux qui est ainsi reflechi vers le haut a
travers une autre ouverture 64 pour revenir dans le boitier 12.
A l'interieur du boitier 12, le faisceau lumineux reflechi illumine
une photodiode 66 reliee a un amplificateur 68 qui fournit un signal
de sortie sur un conducteur 70 indiquant l'intensite de la lumiere qui
a atteint la photodiode 66. Ce conducteur 70 relie entre eux
l'emetteur de lumiere 10 et le recepteur de lumiere, comme le montre
la figure 2.
Sur la figure 2, le recepteur de lumiere est represente d'une maniere
globale en 110 et est constitue d'un boitier 112 fixe sur un pilier
113. Un miroir 114, correspondant au miroir 58 de l'emetteur de
lumiere 10, est dispose a la partie anterieure du boitier 112 et peut
etre mis en rotation par un moteur pas a pas 116 entre une position de
mesure (traits pleins) et une position d'etalonnage (traits
pointilles) en reponse a des signaux de commande transmis sur le meme
conducteur 62 que celui qui commande le moteur 60. Dans la position de
mesure, le miroir 114 est ecarte du trajet du faisceau lumineux
provenant de l'emetteur de lumiere 10, et la lumiere penetre dans la
boitier 112 par une ouverture 118.Cette ouverture 118 presente une
fenetre sous forme d'une partie d'une pellicule plastique transparente
120 passant d'un rouleau d'alimentation 122 sur un rouleau
d'enroulement 124 qui est entraine par un moteur pas a pas 126 en
reponse a des signaux de commande recus sur le meme conducteur 56 que
celui qui commande le moteur 54 dans l'emetteur de lumiere 10.
Apres avoir traverse la pellicule 120, la lumiere atteint le systeme
de photodetection 128, constitue par une photodiode principale 130
disposee au centre, et par quatre photodiodes de servo-commande 132 a
138 disposees en diagonale (voir figure 2a). Chacune de ces cinq
photodiodes fournit un signal de sortie representant l'intensite de la
lumiere qu'elles recoivent par l'intermediaire d'un amplificateur
respectif 140 a 148 et d'un conducteur 150 a 158, a l'unite de mesure
et de commande decrite ci-apres.
Lorsque le miroir 114 est en position d'etalonnage, il est abaisse par
rotation autour d'un de ses bords de facon a former un angle de 45 par
rapport a l'horizontale, sa face argentee etant dirigee vers le haut.
I1 interrompt donc le passage de la lumiere provenant d'une lampe 160,
constituee par exemple par une diode electroluminescente, disposee a
l'interieur du boitier 112. Ce faisceau lumineux substitue atteint le
miroir 114 apres traversee d'un masque 162 et d'une ouverture 164
pratiquee dans le boitier 112 au dessus du miroir 114. La lampe 160
est activee par un amplificateur differentiel 166 qui recoit le signal
sur le conducteur 70 provenant de l'amplificateur 68 de l'emetteur de
lumiere 10, et un signal provenant d'un autre amplificateur 168 place
dans le recepteur de lumiere 110.Quant a l'amplificateur 168, il
repond aux signaux de sortie d'une photodiode 170, qui est disposee
dans le faisceau lumineux provenant de la lampe 160 et qui est adaptee
a la photodiode 66 (se trouvant dans l'emetteur de lumiere 10) pour
permettre en particulier de stabiliser une eventuelle difference de
sensibilite se produisant au cours du temps.
L'amplificateur differentiel 166 est agence de facon a faire varier
son signal de sortie de telle maniere que ses signaux d'entree soient
maintenus a des niveaux egaux, de sorte que l'intensite de la lumiere
emise par la lampe 160 soit toujours liee par un rapport constant a
l'intensite de la lumiere illuminant la photodiode 66.
Sur la figure 3, l'unite de mesure et de commande indiquee globalement
en 200 contient: une unite d'alimentation 210, pour fournir du courant
a la tension appropriee a chaque element du transmissometre; un
circuit de mesure/etalonnage 212 qui recoit le signal sur le
conducteur 150 provenant de la photodiode principale 130 et qui envoie
le signal de commande sur le conducteur 62 aux moteurs de
positionnement des miroirs 60 et 116 et un signal de sortie de
visibilite sur un conducteur 214;; un circuit de servo-commande 216
qui recoit des signaux sur les conducteurs 152 a 158 en provenance des
photodiodes peripheriques 132 a 138 et qui envoie les signaux de
commande sur les conducteurs 36 et 38 aux moteurs pas a pas 32 et 34
un circuit a seuil 218 qui recoit egalement le signal sur le
conducteur 150 en provenance de la photodiode principale 130 et qui
fournit le signal de commande sur le conducteur 56 pour les moteurs
pas a pas 54 et 126 des fenetres; et une source de lumiere et un
systeme optique 220. La conception et la structure des circuits 210 a
218,qui mettent en jeu des techniques et des composants classiques,
apparaitront de facon evidente a l'homme de l'art au cours de la
lecture de la presente description de sorte qu'une description
detaillee de ces circuits est ici inutile.
Le systeme optique fournit de la lumiere par l'intermediaire de la
fibre optique 16 a emetteur de lumiere 10, a partir d'une source de
lumiere telle qu'un tube a eclairs 222 (comme le represente la figure
3) ou d'une diode electroluminescente. Dans le cas d'un tube a
eclairs, la lumiere emise est focalisee par une premiere lentille 224
sur un diaphragme punctiforme 226 situe au foyer d'une seconde petite
lentille 228 qui fournit donc un faisceau de lumiere de faible
ouverture a la fibre optique 16. Si l'on utilise une diode
electroluminescente, la lentille 224, et le diaphragme 226 sont omis
et la diode est placee au foyer de la petite lentille 228. On peut
egalement utiliser d'autres sources de lumiere qui produisent un
faisceau lumineux de faible ouverture comme par exemple des lasers ou
des diodes lasers.
Les dimensions du tube 18 dans l'emetteur de lumiere 10 sont choisies
de telle maniere que l'ouverture du faisceau lumineux qui sort de
l'emetteur de lumiere 10 soit tres petite, a savoir de l'ordre d'un
milliradian.
En consesuence, la divergence du faisceau le long de la distance de
base du transmissometre (de 30 a 75 metres), est si faible que la
largeur du faisceau a la position ou se trouve le recepteur de lumiere
110 est seulement du meme ordre de grandeur que les dimensions que le
photodiode principale 130 (typiquement, de quelques centimetres),
comme on l'a represente dans la figure 2 et, en traits discontinus
dans la figure 2a.
Ce systeme se distingue nettement des transmissometres classiques dans
lesquels la largeur de faisceau a la distance du recepteur de lumiere
est considerablement plus grande que les dimensions de la totalite du
recepteur de lumiere.
En consequence, la photodiode 130 recoit la plus grande partie de
l'energie totale contenue dans le faisceau lumineux et le probleme de
l'heterogeneite du faisceau lumineux est resolu dans une large mesure.
Cependant, les eventuels deplacements relatifs de l'emetteur de
lumiere 10 et du recepteur de lumiere 110 peuvent avoir pour resultat
que le faisceau lumineux s'ecarte de la photodiode 130. Pour eviter
ceci, les photodiodes peripheriques 132 a 138 sont eloignees de la
photodiode 130 a une distance telle qu'au moins l'une d'entre elles
commencera a etre illuminee par le faisceau lumineux lorsque le bord
du faisceau s'approchera du bord de la photodiode principale 130 (voir
figure 2a sur laquelle le faisceau s'est deplace vers la gauche et
vers le haut, comme le represente la courbe pointillee, et commence a
illuminer la photodiode 132).
Le circuit de servo-commande 216 dans l'unite de mesure et de commande
200 repond aux signaux sur les conducteurs 152 a 158 et fait varier de
facon correspondante l'orientation du tube 18 dans l'emetteur de
lumiere 10, au moyen des moteurs pas a pas 32 et 34, de facon a
compenser les mouvements relatifs de l'emetteur de lumiere IO et du
recepteur de lumiere 110 et de facon que le faisceau lumineux reste
dirige vers la photodiode principale 130.
A titre d'exemple, si les deplacements relatifs etaient tels que le
faisceau lumineux etait deplace vers la photodiode U2, comme dans la
figure 2a, le circuit 216 activerait le moteur 32 de facon a faire
tourner la vis 26 dans le sens approprie et a faire monter le couteau
20 et par consequent, a faire pivoter l'arriere du tube 18 par rapport
a son axe de pivotement dans la membranne 40, afin de ramener le
faisceau vers la photodiode 130. Si le faisceau etait deplace de cote,
et illuminait simultanement deux des photodiodes peripheriques, les
moteurs 32 et 34 seraient tous deux actives pour effectuer la
correction correspondante.
Le circuit de mesure/etalonnage est agence pour mettre en marche les
moteurs 60 et 116 periodiquement pour deplacer les miroirs 58 et 114
entre leur positions de mesure et d'etalonnage, et pour effectuer les
releves correspondants de mesure et d'etalonage de l'intensite
lumineuse detectee par la photodiode 130 et traduite par un signal sur
le conducteur 150.Lorsque les miroirs 58 et 114 sont dans leurs
positions de mesure, la photodiode 130 fournit une tension de sortie
ul par l'intermediaire de son amplificateur 140 correspondant a
l'expression suivante u1 = kl-il-hl-T-h2-Sl-gl (1) ou kl est une
constante il est l'intensite du faisceau lumineux sortant du tube 18;
hl est le pouvoir transmissif de la fenetre 48
T est le pouvoir transmittif de l'atmosphere entre l'emetteur et le
recepteur h2 est le pouvoir transmissif de la fenetre 120
S1 est la sensibilite de la photodiode 130 et g1 est le gain de
l'amplificateur 140.
Lorsque les miroirs 58 et 114 sont dans leurs positions d'etalonnage,
le trajet lumineux direct entre l'emetteur de lumiere 10 et le
recepteur de lumiere 110 est obture et la lumiere parcourt les trajets
representes en traits discontinus sur les figures 1 et 2.
Par consequent, dans l'emetteur de lumiere 10, la lumiere sortant de
l'ouverture 46 est reflechie par le miroir 58 vers la photodiode 66.
L'intensite de la lumiere illuminant cette photodiode est envoyee sous
forme d'un signal sur le conducteur 70 au recepteur delumiere 110 ou,
comme on l'a explique plus haut, la lampe 160 est commandee de facon a
emettre de la lumiere a une intensite dont le rapport a celle qui est
indiquee par ce signal est fixe a une valeur constante.
Le faisceau lumineux substitue provenant de la lampe 160 est reflechi
par le miroir 114 vers la photodiode 130 ou son intensite est mesuree.
Il est a noter que le trajet parcouru par la lumiere atteignant la
photodiode 66 est pratiquement identique au trajet parcouru par la
lumiere emise par le meme emetteur de lumiere 10 lorsque le miroir 58
est dans sa position de mesure. En particulier, une partie exactement
identique de la fenetre 48 est traversee par le meme faisceau lumineux
quelle que soit la position du miroir 58, de telle sorte que
l'intensite lumineuse detectee par la photodiode 66 est sujette aux
memes variations dues au vieillissement du tube a eclairs 222 et a la
contamination de la fenetre 48, que le faisceau lumineux recu par le
recepteur de lumiere 110, les miroirs 58 et 114 etant dans leur
positions de mesure.
De meme, les dimensions et la position du masque 162 dans le recepteur
de lumiere 110 sont choisies de telle maniere que le faisceau lumineux
substitue provenant de la lampe 160 et reflechi par le miroir 114 dans
la position d'etalonnage sur la photodiode 130 ait la meme dimension
que le faisceau lumineux qui atteint le recepteur de lumiere 110
lorsqu'il est directement illumine par l'emetteur de lumiere 10 (ce
qui est rendu possible par la tres faible ouverture du faisceau
lumineux emis par l'emetteur de lumiere 10). Par consequent, la
lumiere atteignant la photodiode 130 par l'un ou l'autre trajet
traverse la meme partie de la fenetre 120 et est soumise au meme
affaiblissement du a la souillure.
La seule difference entre les trajets lumineux parcourus lors des
mesures d'une part et de l'etalonnage d'autre part, autre que
l'atmosphere separant l'emetteur de lumiere 10 et le recepteur de
lumiere 110, fait intervenir les surfaces des miroirs 58 et 114
eux-me"mes.
Comme il n'est necessaire d'effectuer des etalonnages que de facon
relativement peu frequente et que ces miroir s sont par ailleurs
releves contre les boitiers 12 et 112, il est relativement facile de
les proteger contre la souillure.
Pendant l'etalonnage, la photodiode 66 fournit une tension de sortie
u2 par l'intermediaire de son amplificateur 68, repondant a la formule
suivante U2 = k2.i1.h1.s2.g2 (2) ou k2 est une constante
S2 est la sensibilite de la photodiode 66 et g2 est le gain de
l'amplificateur 68.
Comme cela a ete indique plus haut, l'amplificateur differentiel 166
commande la lampe 160 de facon a maintenir egales cette tension et la
tension de sortie U3 fournie par la photodiode 170 par l'intermediaire
de son amplificateur 168, qui est donnee par u3 =k3. i2 2.s3.g3 = u2
(3) ou k3 est une constante i2 est l'intensite du faisceau lumineux
substitue emis par la lampe 160
53 est la sensibilite de la photodiode 170; et g3 est le gain de
l'amplificateur 168.
En consequence i2 = u2/(k3.s3.g3)
= k2.i1.h1.s2.g2/(k3.s3.g3) (4) lorsque la photodiode 130 recoit de la
lumiere ayant cette intensite (c'est a dire lors de l'etalonnage),
elle fournit une tension de sortie u4 par l'intermediaire de son
amplificateur 140, selon la formule u4 =k4.i2.h2.s1.g1
= (k4.h2.S1.g1)-(k2.i2-h1-S2-g2)/
(k3.s3.g3) (5) ou k4 est une constante.
Comme les photodiodes 66 et 170 sont appariees et en supposant que les
amplificateurs 68 et 168 sont stables et de haute qualite, l'equation
(5) peut etre reecrite sous la forme u4 = k5.h2.s1.g1.i1.h1 (6) ou k5
=k4.k2.s2.g2/(k3.s3.g3)
Ce circuit de mesure/etalonnage 212 est agence pour calculer le
rapport de chaque tension de mesure ul a la tension d'etalonnage la
plus recente u4, c'est a dire u1/u4 = k1.i1.h1.T.h2.S1.g1/
(k5.h2.s1.g1.i1.h1) (7)
Par consequent u1/u4 = K.T ou K = kl/k5 de sorte que ce rapport est
proportionnel au pouvoir transmissif T cherche de l'atmosphere, a
partir duquel on peut alors determiner la visibilite.On remarque que
le calcul du pouvoir transmissif T est independant des variations dues
par exemple au vieillissement du tube a eclairs 222 et de la lampe
160, des variations de sensibilite de la photodiode 130 et de
l'accumulation de salissures sur les fenetres 48 et 120.
Afin de reduire davantage la necessite d'un nettoyage frequent des
fenetres dans le transmissometre, le circuit de seuil 218 compare
chaque nouveau signal d'etalonnage provenant de la photodiode 130 a un
signal de seuil predetermine. Le niveau de ce signal de seuil est
choisi de facon a correspondre au niveau du signal d'etalonnage dans
le cas de souillure excessif des fenetres 48 et 120, des mesures
fiables n'etant alors plus possibles. Lorsque le circuit 218 detecte
que le signal d'etalonnage est affaibli a ce niveau, il active les
moteurs 54 et 126 par l'intermediaire du conducteur 56, ce qui a pour
effet d'amener en position sur le trajet du faisceau lumineux une
nouvelle partie propre de la feuille de verre 48 et de la pellicule
plastique 120.
Au lieu d'utiliser un tube 18 et deux couteaux 20 et 22 pour orienter
le faisceau lumineux comme on l'a represente sur la figure 1, on peut
utiliser des miroirs et des galvanometres comme le represente la
figure 5. Sur cette figure, l'extremite de la fibre optique 16 est
maintenue dans un tube fixe 300. Le faisceau emergent est dirige sur
un premier miroir 302 monte sur un premier galvanometre 304 ayant un
axe horizontal, et est reflechi sur un second miroir 306 fixe sur un
second galvanometre 308 ayant un axe incline a 45 sur la verticale et
perpendiculaire a l'axe horizontal. Les positions nominales des
miroirs 302 et 306 sont telles que le faisceau lumineux sort
parallelement au tube 300.
Dans le dispositif de photodetection represente sur la figure 5a, les
quatre photodiodes peripheriques 132 a 138-sont disposees
horizontalement et verticalement par rapport a la photodiode
principale 130 et non plus en diagonale comme sur la figure 2a. I1
s'agit la cependant d'une variante nullement obligatoire qui est
donnee a titre d'exemple. Ce qui importe seulement, tant dans le
systeme de detection represente sur la figure 2a que dans celui de la
figure 5a, c'est que la largeur du faisceau incident soit superieure a
la distance entre deux photodiodes peripheriques voisines de maniere
que le faisceau ne puisse quitter la photodiode centrale 130 sans etre
detecte auparavant par l'une au moins des photodiodes
peripheriques.Les galvanometres 304 et 308 sont commandes par le
circuit de servo-commande 216 de facon que le faisceau lumineux reste
dirige sur la photodiode principale 130 d'une maniere analogue a celle
qui a ete decrite a propos des figures 1 et 2.
Ainsi par exemple, si le faisceau lumineux s'elevait vers la
photodiode 132 en raison des deplacements relatifs de l'emetteur de
lumiere 10 et du recepteur de lumiere 110, le galvanometre 304 serait
active par le circuit 216 pour faire tourner le miroir 302 dans le
sens contraire des aiguilles d'une montre, comme cela est represente
sur la figure 5, afin d'effectuer la correction necessaire.
Quel que soit le type d'orientation du faisceau lumineux, un programme
de routine de recherche rapide peut etre prevu pour faciliter
l'alignement du faisceau lumineux avec la photodiode 130 lors de
l'installation initiale du transmissometre, ou ulterieurement, par
exemple lors d'une panne d'alimentation.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Transmissometre pour mesurer l'absorption de la lumiere parcourant
un trajet dans l'atmosphere, constitue par un recepteur de lumiere
comportant un detecteur de lumiere, par un emetteur de lumiere eloigne
dudit recepteur et agence pour emettre un faisceau lumineux vers ledit
recepteur le long dudit trajet, et par des moyens agences pour obtenir
une mesure de ladite absorption a partir de l'intensite de la lumiere
detectee par ledit detecteur, caracterise en ce que ledit faisceau
lumineux presente une largeur limitee telle que la surface illuminee
par ledit faisceau a la distance dudit detecteur est du meme ordre de
grandeur que la surface dudit detecteur; et en ce que l'orientation
dudit faisceau est commandee de facon que celui-ci reste dirige vers
ledit detecteur.2. Transmissometre selon la revendication 1,
caracterise en ce que ledit recepteur de lumiere comporte, en plus
dudit detecteur de lumiere, des moyens de detection de lumiere agences
pour detecter l'orientation dudit faisceau lumineux et pour fournir
des signaux utilises pour commander en consequence ladite
orientation.3. Transmissometre selon la revendication 2, caracterise
en ce que lesdits moyens supplementaires de detection de lumiere
comprennent un ensemble de detecteurs de lumiere entourant le
detecteur de lumiere mentionne en premier lieu.4. Transmissometre
selon la revendication 1, caracterise en ce que ledit faisceau
lumineux traverse un tube dans l'emetteur de- lumiere, et en ce que
l'orientation dudit faisceau lumineux est commandee par deplacement
dudit tube.5. Transmissometre selon la revendication 1, caracterise en
ce que ledit faisceau lumineux traverse un systeme de miroirs dans
l'emetteur de lumiere, et en ce que l'orientation dudit faisceau
lumineux est commandee par deplacement desdits miroirs.6
Transmissometre selon la revendication 1, dans lequel.ladite mesure
est obtenue a partir du rapport de l'intensite du faisceau lumineux
parcourant ledit trajet, a I'intensite d'un faisceau lumineux
substitue parcourant un trajet de reference lors de l'etalonnage du
transmissometre, caracter-ise en ce que le faisceau lumineux sortant
de l'emetteur est devie lors de cet etalonnage vers un autre detecteur
de lumiere place dans l'emetteur de lumiere et agence pour fournir un
signal representatif de l'intensite dudit faisceau lumineux devie, et
en ce que ledit recepteur de lumiere comporte une source de lumiere
auxiliaire agencee pour projeter un faisceau de lumiere substitue dans
ledit recepteur de lumiere avec une intensite proportionnelle a
l'intensite indiquee par ledit signal et presentant pratiquement la
meme surface que le faisceau lumineux mentionne en premier lieu a la
position ou se trouve le detecteur de lumiere mentionne en premier
lieu.7. Transmissometre selon la revendication 6, caracterise en ce
que l'emetteur de lumiere comporte un miroir pouvant etre deplace
selectivement pour effectuer ledit etalonnage dans le trajet du
faisceau lumineux sortant de l'emetteur, et en ce que le recepteur de
lumiere comporte un miroir pouvant etre deplace selectivement pour
effectuer ledit etalonnage dans une position permettant de diriger
ledit faisceau lumineux substitue vers le recepteur de lumiere.8.
Transmissometre, suivant la revendication 7, dans lequel lesdits
emetteur et recepteur de lumiere comportent chacun une fenetre pour
ledit faisceau lumineux, caracterise en ce que les positions relatives
des miroirs et des fenetres sont telles que, dans la phase
d'etalonnage, le faisceau lumineux du cote emetteur traverse la
fenetre avant d'etre devie par le miroir correspondant et que,
toujours dans la phase d'etalonnage, le faisceau substitue du cote
recepteur soit devie par le miroir du recepteur avant de traverser la
fenetre correspondante.9. Transmissometre selon la revendication 1,
dans lequel lesdits emetteur de lumiere et recepteur de lumiere
comportent chacun une fenetre pour ledit faisceau lumineux,
caracterise en ce que l'une au moins desdites fenetres peut etre mise
en mouvement en reponse a un affaiblissement excessif dudit faisceau
lumineux, pour remplacer une partie salie de celle-ci par une partie
propre de celle-ci.10. Transmissometre selon la revendication 9,
caracterise en ce que ladite fenetre est constituee par une pellicule
transparente pouvant se deplacer transversalement par rapport au
faisceau lumineux.
? ?
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the relative positions of currently selected key terms within the full
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you know whereabouts in the document they occur. [18][_]
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any discovery (or vertical marker) when you mouse over
it.<br/><br/>The preview window is draggable so you may place it
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